- Egenskaper av atommodellen de Broglie
- Davisson och Germer experimenterar
- begränsningar
- Artiklar av intresse
- referenser
De Broglie-atommodellen föreslogs av den franska fysikern Louis Broglie 1924. I sin doktorsavhandling hävdade Broglie våg-partikeldubbarheten hos elektroner och lägger grunden för vågmekanik. Broglie publicerade viktiga teoretiska upptäckter om vågkorpuskeltypens materia på atomskalan.
Senare demonstrerades de Broglie-uttalanden experimentellt av forskarna Clinton Davisson och Lester Germer, 1927. De Broglies elektronvågteori baseras på Einsteins förslag om ljusets vågegenskaper vid korta våglängder.
Broglie meddelade möjligheten att materien hade ett beteende som liknar ljuset och föreslog liknande egenskaper i subatomära partiklar som elektroner.
Elektriska laddningar och banor begränsar amplituden, längden och frekvensen för den våg som beskrivs av elektronerna. Broglie förklarade rörelsen hos elektroner runt atomkärnan.
Egenskaper av atommodellen de Broglie
För att utveckla sitt förslag startade Broglie från principen att elektroner hade en dubbel karaktär mellan våg och partikel, liknande ljus.
I denna mening gjorde Broglie en likhet mellan båda fenomenen och baserade på ekvationerna som utvecklats av Einstein för att studera ljusets vågkaraktär indikerade han följande:
- Fotonens totala energi och följaktligen elektronens totala energi är resultatet av produkten från vågfrekvensen och Plankens konstant (6.62606957 (29) × 10-34 Jules x sekunder), som visas detaljerad i följande uttryck:
I detta uttryck:
E = elektronens energi.
h = Plankens konstant.
f = vågens frekvens.
- Det linjära momentet för fotonen, och därför av elektronen, är omvänt proportionell mot våglängden, och båda storlekarna är relaterade genom Plankens konstant:
I detta uttryck:
p = elektronens momentum.
h = Plankens konstant.
λ = våglängd.
- Det linjära momentet är produkten från partikelns massa och den hastighet som partikeln har under sin förskjutning.
Om ovanstående matematiska uttryck omstruktureras som en funktion av våglängden har vi följande:
I detta uttryck:
λ = våglängd.
h = Plankens konstant.
m = elektronens massa.
v = elektronens hastighet.
Eftersom h, Plankens konstant, har ett litet värde, så är våglängden λ. Följaktligen är det möjligt att säga att elektronens vågegenskaper endast förekommer på atom- och subatomära nivåer.
- Broglie är också baserad på postulaten av Bohrs atomodell. Enligt det senare är banorna i elektronerna begränsade och kan endast vara multiplar med hela siffror. Så:
Var:
λ = våglängd.
h = Plankens konstant.
m = elektronens massa.
v = elektronens hastighet.
r = banans radie.
n = heltal.
Enligt Bohrs atomodell, som Broglie antog som bas, om elektroner uppträder som stående vågor, är de enda tillåtna banorna de vars radie är lika med en heltal multipel av våglängden λ.
Därför uppfyller inte alla banor de nödvändiga parametrarna för att en elektron kan röra sig genom dem. Det är därför elektroner bara kan röra sig i specifika banor.
De Broglie-elektronvågteorin motiverade framgången för Bohrs atomodell när det förklarades beteendet hos väteatomen.
På liknande sätt belyser det också varför den här modellen inte passade till mer komplexa system, det vill säga atomer med mer än en elektron.
Davisson och Germer experimenterar
Den experimentella verifieringen av atomkärnmodellen de Broglie ägde rum tre år efter publiceringen, 1927.
De ledande amerikanska fysikerna Clinton J. Davisson och Lester Germer bekräftade experimentellt teorin om vågmekanik.
Davisson och Germer utförde spridningstester av en elektronstråle genom en nickelkristall och observerade fenomenet diffraktion genom det metalliska mediet.
Experimentet som utfördes bestod av att utföra följande procedur:
- I första hand placerades en elektronstrålenhet som hade en känd initial energi.
- En spänningskälla installerades för att påskynda rörelsen hos elektroner genom att anlita till en potentialskillnad.
- Elektronstrålens flöde riktades mot en metallisk kristall; i det här fallet nickel.
- Antalet elektroner som påverkade nickelkristallen mättes.
I slutet av experimentet upptäckte Davisson och Germer att elektronerna var spridda i olika riktningar.
Genom att upprepa experimentet med metalliska kristaller med olika orienteringar upptäckte forskarna följande:
- Spridningen av elektronstrålen genom den metalliska kristallen var jämförbar med fenomenet interferens och diffraktion av ljusstrålar.
- Reflektionen av elektronerna på slagkristallen beskrev banan som teoretiskt sett borde beskriva enligt de Broglie elektronvågteorin.
Kort sagt, Davisson och Germer-experimentet verifierade experimentellt den dubbla vågpartikeln hos elektroner.
begränsningar
Atommodellen de Broglie förutsäger inte den exakta platsen för elektronen på den bana där den rör sig.
I denna modell uppfattas elektroner som vågor som rör sig genom hela banan utan en specifik plats och därmed introducerar konceptet om en elektronisk omloppsbana.
Den Broglie-atommodellen, som är analog med Schrödinger-modellen, beaktar inte rotationen av elektroner kring samma axel (snurr).
Genom att ignorera det intrinsiska vinkelmomentet hos elektroner försummas de rumsliga variationerna i dessa subatomära partiklar.
På samma sätt tar denna modell inte heller hänsyn till förändringarna i beteendet hos snabba elektroner som en följd av relativistiska effekter.
Artiklar av intresse
Schrödingers atomodell.
Chadwicks atommodell.
Heisenberg atommodell.
Perrins atommodell.
Thomsons atommodell.
Daltons atommodell.
Dirac Jordan atommodell.
Atomisk modell av Democritus.
Bohrs atomodell.
referenser
- Bohrs Quantum Theory och De Broglie Waves (nd). Återställd från: ne.phys.kyushu-u.ac.j
- Louis de Broglie - Biografisk (1929). © Nobelstiftelsen. Återställd från: nobelprize.org
- Louis-Victor de Broglie (nd). Återställdes från: chemed.chem.purdue.edu
- Lovett, B. (1998). Louis de Broglie. Encyclopædia Britannica, Inc. Återställd från: britannica.com
- De Broglies atommodell. Nationella universitetet för distansutbildning. Spanien. Återställd från: ocw.innova.uned.es
- Waves Of Matter Av Louis De Broglie (nd). Återställd från: hiru.eus
- Von Pamel, O. och Marchisio, S. (nd). Kvantmekanik. National University of Rosario. Återställd från: fceia.unr.edu.ar